如果沒有人類存在，宇宙還是今天這樣子嗎？

當然不會。因為宇宙是為人類而定做的。這就是所謂的“人擇原理”。因為有了人類，才會有現在的宇宙。這似乎像是一種顛倒因果的狡辯，不過也蘊藏著很深的道理。

宇宙有設計者嗎？

走過一塊荒地時，倘若你碰到一塊石頭，你會相信石頭一直就在那里；但若你碰到的是一只表，你就會想是有人丟在那里的。為什么僅因為一個是石頭，一個是表，你的想法就是兩樣呢？

表的結構精微復雜，各個部件銜接精確，它不容置疑地顯示了人的設計。即使一個從未見過表的人見了表之后，也會相信，這種機械裝置是一個有智慧的人為了一定的目的而設計出來的，而石頭，則不可能是設計出來的。

其實不然，石頭是大自然設計出來的，而大自然，又是宇宙設計出來的。而就其構造和復雜性而言，宇宙本身就像是一只表，只不過比表大得多罷了。

宇宙之井然有序似乎是不言自明的。不管我們把目光投向何方，我們所看到的物質和能量的分布都不是混亂無序的，相反，它們嚴格地按照從簡單到復雜的有序結構安排，從原子到分子，到晶體、生物，再到恒星、星系等等，莫不是井井有條，按部就班。而且，物質系統的行為也不是偶然的、隨機的，而是有章法、成系統的。科學家們面對大自然難以捉摸的美和精妙時，常常感到一種敬畏和驚奇。

更令人驚嘆的地方還在于，我們這個精妙絕倫的宇宙不能稍有增減，不然的話就沒有人類出現了。為了使宇宙中有生命，就需要將許許多多巧合事件聯系到一起，但存在這種聯系的可能性實際上非常小，而我們的宇宙卻令人難以置信地做到了。如果讓一只猴子亂彈鋼琴，它能彈出一首世界名曲嗎？顯然，這是不可能的。但是，某一次，它竟然彈出了一首名曲！幾乎不可能發生的事竟然變成了事實！宇宙中產生生命就像猴子彈名曲一樣不可思議。

宇宙學家們指出，原初宇宙根本就是一團混沌，沒有任何秩序可言，我們現在所觀察到的各種常見結構——星系、恒星、原子——在大爆炸時都不存在。但從原初的混沌中竟然產生出宇宙現在的有序結構，這到底是如何產生的呢？

這樣的問題甚至連科學家也不知道該怎么回答。不過有一種理論很奇怪也很有趣，這就是人擇原理。人擇原理是說，宇宙之所以是這種樣子，是因為宇宙需要人類這個觀察者，因此，宇宙從誕生開始就為人類的到來精心準備。

宇宙為人類準備了138億年

我們人類要能存在，就必須有一顆恒星（比如說太陽）和一顆在適當距離圍繞它運動的行星（比如說地球），而行星必須是由合適的化學元素混合物（特別是要有碳、氮、氧和大爆炸遺留下來的原始氫）構成，這些元素在生命過程中起著關鍵作用。

那么，構成地球和我們身體的元素是從哪里來的呢？大爆炸只產生了氫、氦等很少的幾種輕元素，沒有碳、沒有氧、也沒有鐵。那時的化學反應非常單調，那些最早的恒星周圍肯定也不會有行星。

然而，我們身體中的碳和其他重元素正是在這些最早的恒星內部加工合成的。在我們的太陽形成之前，可能已經有好幾代這樣的早期恒星完整地經歷了它們的生命輪回，它們一遍又一遍地加工著原子，將太古時的氫轉變成各種重元素，正是這些重元素成為構建生命的一磚一瓦。早期恒星在命運結束時爆炸，將重元素擴散到空間，形成了可以產生包括太陽在內的后代恒星和行星的塵埃云，這經歷了幾十億年的時間。

50 億年前，我們的太陽系就在這樣的塵埃云中形成，其中的碳、氧和鐵原子就是這種塵埃云的化石，正是這些原子導致了復雜的化學現象，使太陽系中的某些行星充滿活力，也使生命的最終產生成為了可能。原子的化學反應形成了分子，分子形成細胞，進而形成一個細菌、一只昆蟲，最后，智慧的人類誕生了！

這是一段漫長的歲月。這一切并非出于偶然：當智慧生命作為宇宙觀察者出現時，宇宙必須足夠古老，使某些恒星已經完成它們的演化，以產生像氧和碳那樣的元素，然后由這些元素構成生命。

宇宙演化中如此巨大的時間跨度同時也提出了另一個問題：“我們的宇宙為何如此之大？”初看之下，宇宙之大似乎意味著我們在其中是何等微不足道，但廣闊的宇宙其實正是我們存在所必需的！宇宙中那茫茫的空間并非多余的累贅，它是我們登場亮相之前一系列事件漫長發展的結果，是為我們的到來而準備的。

恰到好處的引力

如果我們正準備對另一個行星上的智慧生命發表演說，那自然應該從引力開始。引力使行星保持在自己的軌道上，也使恒星聚集成一團，如果沒有引力的作用，恒星內部的熱力將使星內物質分崩離析，恒星將會像千百萬億顆氫彈那樣轟然起爆。在更大的尺度上，全部星系也是由引力支配。沒有什么物質、也沒有什么粒子能逃過它的掌握，甚至連光也是如此。引力控制著宇宙的膨脹，也許還控制著它的最后命運。

引力至今仍深藏奧秘，大自然中沒有哪種基本力比它更令人困惑。引力弱得令人吃驚，地球的萬有引力把一根羽毛吸引到地面上，可你只要輕輕一吹，它就會被吹離地面。那么，引力又何以會有如此的支配力，不僅將我們釘在地面，而且將月亮和行星高擎在各自的軌道上？這是因為，質量越大，引力越大，你可以將一根羽毛吹離地面，但你絕不可能將一個人吹離地面。因此，引力主要在宏觀物體間起作用，它的作用范圍遍及整個宇宙。

引力決定著宇宙中的秩序。如果地球引力太弱，空氣就不能環繞地球，行星也不能圍著太陽轉，宇宙就不可能像現在這樣井然有序。如果地球的引力太強，即便是一只昆蟲也要靠粗壯的腿來支撐自己，實際上也沒有動物能長得比昆蟲更高大，任何像人類這樣塊頭的東西都會被引力壓跨。

在一個強引力的宇宙中，星系的形成速度將快得多，星系本身的尺度也會很小。星體不再是廣泛分布，而是稠密地聚集在一起，使得彼此間頻繁地相遇碰撞，導致穩定的行星系統難以形成，生命找不到立足之地。而且，恒星的壽命也很短促，一顆恒星只能存活1 萬年，而不是100 億年。分子的復雜化學反應根本不能從容展開，恒星將在我們這樣復雜的生命形態尚未來得及進化成功時就燃燒盡了。

我們很幸運，引力讓我們有機會一步步進化，也讓我們既不至于脫離地面，也不至于被壓跨。

三維空間與一維時間

我們的空間是三維的，其中有點（零維）、線（一維）、面（二維）和體（三）。但是這個系列到此就中斷了，盡管在數學上我們可以想象一種維數更多的空間。“三”這個數字究竟有何特殊之處呢？

從古希臘時代開始，幾何學家們就已經注意到不同維度的有趣性質。例如，在兩維中，我們可以畫出有任意多條邊的正多邊形（如等邊三角形、正方形、正五邊形、正六邊形等等）。但是在三維之中，卻只存在五種正多面體，在四維中，存在六種這樣的多面體。而在更高的維度中，則只存在三種。

三維世界的一個結果是，其中引力和電磁力都遵從平方反比定律，例如，你離地心的距離加倍，你的重量將減到四分之一。而一個四維世界的力則遵循立方反比定律，在那樣的世界里，如果你離地心距離加倍，你的重量會減到只有八分之一。

正像牛頓認識到的那樣，行星的軌道是通過引力與其運動的向心力之間的平衡來維持的。根據引力平方反比定律，當一顆行星發生輕微變化時，對其軌道僅有微小的擾動。從這個意義上來講，我們太陽系中行星的軌道都是穩定的。但是，如果引力遵從的是立方（甚至更大的）反比定律，那么，這種平衡就會喪失。結果，行星軌道運動的速度如果變慢（哪怕變化幅度很小），行星就會以更快的速度跌入太陽，因為立方反比的力在靠近太陽的過程中增強得過于迅猛。相反，行星軌道運動的速度如果稍微加快，那行星就會很快向外飛旋，落入黑暗之中。

因此，空間維數多于三確實存在問題。那么我們能夠在一個少于三維的世界里生活嗎？這里最好的論證非常簡單：“扁平國度”（或者任何二維的面）都會對復雜結構存在一種內在的限制。在這里，不可能存在任何一個線路不互相交叉的復雜網絡，也沒有一個體內有管道（例如消化道）穿過而沒有被一分為二的生物。在一個一維的“線性國度”里，條件會更加嚴酷。

當然，時間是我們感受到的第四維。在我們的宇宙中，“時間的箭頭”總是從過去指向未來。如果將一部關于日常時間的影片倒過來放映，那就會顯得非常怪異，事件的原因和結果將被顛倒：打碎了的杯子會復原，死了的人會復活??

但人類的存在正是取決于這種不可逆轉的效應。否則，粒子永無休止地在原始火球中循環碰撞，宇宙永遠不會膨脹，也不會變冷。那樣，就根本不會有恒星的生成，更不會有任何復雜的化學過程，生命也就不可能出現。

為什么會有這一切？

早在上世紀50 年代，就有科學家指出：“宇宙的大小不是隨意的，而是由生物因素制約的。”這就是“人擇原理”的最初來源。但這個論點似乎過于荒謬，并沒有引起太多的關注。

宇宙學家對人擇原理的興趣，一直要等到1974 年，英國學者布蘭登·卡特提出需要區分“弱人擇原理”和“強人擇原理”之后，才真正高漲起來。

弱人擇原理認為，在某種意義上，宇宙對其如何從大爆炸中浮現出來做了“選擇”。它在大爆炸伊始，就選擇了適當的引力強度、膨脹速率、核力大小、暗物質密度，等等，等等。正是因為有了這樣的選擇，恒星才有足夠長的時間產生我們身體里的重元素，原子在生命有機會孕育之前不至衰變得太快，我們今天才能作為觀察者在這兒詰問“宇宙為何是這樣子？”

換言之，我們存在于宇宙中并問有關宇宙的這些問題，這個事實意味著，宇宙的很多數值已經被施加了大量的嚴格限制條件，使宇宙只能是今天這個樣子。

強人擇原理則更進一步認為，宇宙對如何從大爆炸中浮現出來根本就是無法選擇的，在某種意義上是為人類“定做的”。這就是說，宇宙必須具備這樣的性質——允許生命在其某個歷史階段中成長，除此之外，它別無選擇。因此，當我們觀察宇宙，確認眾多物理事件和天文事件早已在共同發揮對我們有益的作用時，它在某種意義上幾乎像是已經知道我們將要來到這個宇宙。

發表于 2015-10-16 00:00
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